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基于长标距应变传感器的桥梁损伤与荷载同步识别方法研究
| 论文题名： | 基于长标距应变传感器的桥梁损伤与荷载同步识别方法研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;损伤识别;荷载监测;长标距应变传感器 |
| 摘要： | 桥梁结构在交通系统中发挥着重要作用，然而在其服役期间由于外界环境和交通荷载的作用，以及桥梁自身材料性能的不断退化，导致桥梁结构在远没有达到设计使用年限前就产生不同程度的损伤，若不能得到及时的维修，会严重影响行车安全甚至出现倒塌，因此对桥梁结构损伤及荷载的实时监测尤为重要。然而，现有的监测方法中，缺少同步识别实际作用于桥梁的荷载和桥梁损伤的简便方法。 本文提出一种采用FBG长标距应变传感器实现桥梁外部荷载及损伤状况同步识别的方法，分别采用数值模拟和实验室试验对上述方法的可行性和适用性进行了验证，论文的主要内容与结论如下: (1)推导出简支梁桥宏应变影响线，通过桥梁各标段的宏应变影响线幅值与桥梁刚度、荷载之间的关系，提出了一种以各标段静态应变幅值连线判断损伤位置及损伤程度，并根据已知荷载和未知荷载下的静态应变曲线幅值比例关系求得未知车重的同步识别方法。 (2)通过建立ANSYS有限元模型，对移动单荷载、单车荷载以及单损伤、多损伤下的同步识别方法进行了验证，采用静态应变曲线幅值图识别桥梁结构刚度损伤是可行的，能准确判断出损伤部分所在标段，并估算损伤程度，识别精度较高。通过应变幅值比例关系求得未知荷载的方法识别结果精度较高。 (3)通过实验室模型桥梁进行了单车加载试验，进一步验证该同步识别方法在实际工程中的可行性。在损伤大于10％时可以较精确的获得桥梁结构的损伤位置及损伤程度。通过已知荷载识别未知荷载，识别精度较高，误差小于10％，该方法具有一定的工程应用价值。 (4)推导了三等跨连续梁桥的宏应变影响线，提出一种与简支梁桥类似的损伤与荷载同步识别方法，并推广至任意跨度连续梁桥。通过ANSYS建立三等跨及五跨不等跨连续梁桥有限元模型，对移动单车荷载下的连续梁桥同步识别方法进行验证，研究结果表明，该方法能准确判断出损伤部分所在标段、估算损伤程度，识别未知荷载，且误差小于7％。该荷载识别方法所需数据量较小，对于任一标段的应变曲线即可获得一组结果，通过多组取平均值，误差小于2％。 |
| 作者： | 张璐 |
| 专业： | 土木工程；结构工程 |
| 导师： | 吴智深;吴刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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